老貓的喵喵 物語

[曹大貓咪]

五藤光學 研究所 第一代 6.5cm折光赤道儀


最近進來了一部 五藤光學研究所的 6.5 公分折光赤道儀. 這是五藤光學在1970年初期為中小學天文教學所設計!當年一部售價在12萬日幣(80年代）,所以多以學校購置為主,私人購買較為少數! 這部赤道儀在五藤光學的設計下非常穩重!因為採用鑄鐵和青銅合金為主要材料.搭載6.5cm鏡算是牛刀小試!

近50年後,第一代的6.5cm折光赤道儀已經較為稀少且多已損壞報廢 ,老貓幾年前整理好第二代的6.5cm赤道儀已經收藏多年!但第一代赤道儀則是第一次摸到! 第一代赤道儀和 8cm赤道儀架構幾乎一樣,所以非常堅固耐用!但因經過40多年的歲月已經非常缺件且損壞部分零件....包含半隻木腳架和所有的連接螺絲等等.....

經過兩個多星期的努力，因光學鏡頭都已經生鏽發霉!所以全部得分解細細清洗!還有赤經緯的微動堝桿等細部調整後,不再卡卡澀澀的...可以滑順微動! 但昭和時代的五藤6.5cm赤道儀多以 北緯 35度上下為主要設計考量(日本本土使用),所以赤道儀無法調整仰角到25度!(頂多到28度到底!)...這個仰角調整不如第二代的仰角設計!要自行修改 ,現在已經可以到達24度左右且非常穩定! 當然木製三腳架也委託朋友複製一隻和所有連接螺絲零件都逐一找齊!

最後光學鏡頭光軸組合修正好後,初步觀測星光繞射光盤已經修正! 最近安裝了驅動馬達,準備近期搬出戶外做測試觀測及極軸調整.....

老實說,老貓會再引進一部五 藤6.5cm鏡,主要是原有一部五藤 6.5cm鏡已經被搶走了,本想有 一部分Nikon 8cm鏡就好了....但賣掉了又懷念這部高性能鏡!所以等待粉長的時間後,好不容易適合修理的完整系統再度引進收藏!!

這部五藤老鏡已經快50歲了!如今整體恢復後又可以服役相當時間,但是老貓將會以收藏品收納自用了!


最後一圖: 1970年的天文指南 雜誌的 五藤6.5cm廣告，售價5.5萬日幣，到了80年代已漲價到12萬日幣。



2019 12 03   老貓物語

[曹大貓咪]

老一輩天文同好津津樂道的五藤光學研究所 折射鏡採用低成本青板玻璃卻有高性能的像場品質!


一般消色差的折射鏡多採用冕牌玻璃 (類似k5 折射率低及低色散特性* )和火石玻璃 (如F 折射率高及色散高的特性 )作為標準.但五藤光學卻使用有色含鐵質的青石玻璃 取代無色透明度好的K5光材!

這一段歷史,從以前老台長口中有聽說,但小貓們因年紀小也不懂光學等學問,於是這隱藏多年的疑問始終無解! 當年小貓們奮力在圓山天文台一樓揮汗磨鏡的船窗玻璃就是青石玻璃!這種含鐵等雜質的玻璃可以當物鏡的光學玻璃 !?同時品質又非常高!! 讓小貓們非常懷疑 ......

真的無解嗎?其實五藤光學自家的望遠鏡設計是個商業機密 ,無法得知也無從查起!所以去信詢問幾位僅存的老日本同好....讓小貓的心中隱藏多年的疑問有了一些解答....

這幾年在日本也問過幾位老屁股同好,得知青板玻璃其實也是一種冕牌 (crown)玻璃,因此它會應用在消色差透鏡的材料!但前提是要經過純化等達到光學可採用的一種特殊的設計!早期五藤光學研究所測試過幾款青石玻璃的光學設計.如早期的F20 焦比的青版消色差設計(採用折射率是冕牌玻璃=1.5233.Abbe阿貝數= 58.8 ), 稱為Goto crown 光材料.有人去找過當時的Schott或Ohara,但無法得知是否來自這兩家光學材料廠!?所以早先大家都以為只能推斷類似於BK玻璃類型(BK7-Abbe 64.2，折射率1.5168)!

其實也有人指出,五藤齊三先生曾說出 GOTO CROWN 的青板玻璃類似Schott K5 (Schott K5折射率=1.522，阿貝數=59.6  .所以這個青板玻璃可視為k5的材料.

找出其1955 年專利申請資料,消色差設計冕牌玻璃(GOTO Crown) 和 第二片為火石玻璃為F2.其透鏡半徑比為R1:1, R3:2.8 R4:6 R2 為平面(Flat).並非是佛勞因霍夫(Fraunhofer*)消色差設計,應該是採用 較低製作成本的Littrow和Cooke Doublet兩方的設計做修改 (Littrow的R4=Flat 五藤光研則是 R2=Flat) .GOTO 採用第一透鏡的 R2=Flat  第二透鏡的 R3為凹面.所以 R2和R3 中間為空氣層,其空氣形狀為凸透鏡作用 (有人稱為空氣透鏡)．這也代表兩透鏡間不需要金屬錫箔!此設計適合長焦比折射鏡， 修正球面像差可符合球面光學正弦條件，得到粉好的色消及低像差性能。

在光學的設計上,採用Littrow的定義在日本東北大學 吉田教授也指出並不嚴謹 ! Littrow 設計在R1=-R1=-R3,或是 R2=R3也多使用在雙筒望遠鏡的物鏡消色差設計,如東京光學和日本光學的70年代雙筒產品,多為無空氣層的膠合玻璃 .


*色散數據化稱為 阿貝數(Abbe number)。阿貝數越小，則其色散越大。

*.Fraunhofer 消色差設計 :如VIXEN採用的自家折射望遠鏡產品.其設計優點就是較高的消色修正及高反差的影像品質．


fig1:在 60年代 ,沒有極軸望遠鏡發明的時代,指北針和水平泡等裝置對於舊時代的天文觀測者是個非常重要的輔助工具!但自從高橋製作所率先推出在赤道儀極軸裝了一個小望遠鏡後 ,這些小道具就逐漸消失了 !

最後幾圖:在美國Cloudy Nights的網站中有人利用五 藤光研所的設計做球面像差利用OSLO軟體模擬..... 各色光軸上球面像差在其倆透鏡間的距離稍作調整(不同距離空氣層會有 彗像差等變化 ),但五藤 光研所在其物鏡間距做了最佳的調整,讓消色差的像差修正有了極優異的表現 !

老貓的五藤光研所6.5公分物鏡經清洗組合還是非常漂亮!(已經40年的歷史),此銘鏡採用無金屬錫箔設計!單層鍍膜,其光系性能近乎Semi-APO的表現!讓老貓納入收藏的口袋名單! 不過五藤 8公分折射鏡則採用金屬錫箔設計!

五藤的名機 ST5 ST6 (5-6公分)教學用折射經緯儀 則是日本同好所收藏的另外經典!!



老貓物語  2019 12 10   台北市

[曹大貓咪]

1950年代 日本 月掩蔽測地観測と望遠鏡


月掩星的觀測在 二戰前後就開始蓬勃發展! 不過位於亞洲的日本在二戰前就開始投資現代天文觀測的硬體和人才的培養(東京大學（東京帝大） 30年代就成立了星學 學系)

日本東京天文台曾在50年代發展月掩星的光電測光技術,並展開一連串的專用掩星觀測望遠鏡和民間業者開發新的光電測光技術外並實際到西太平洋 (包含台灣)做遠征觀測!

1938年代,當時*美國人 Albert Edward Whitford首次使用當時世界最大的威爾遜 山天文台 2.5公尺反射鏡配合真空管放大器和光電管測光設備（  RCA 921 gas filled phototube  ).成功完成月掩星的測光觀測（主要是觀測較大恆星,在月掩星時其亮度變化所產生的繞射現象(表現在光度曲線)，曲線在時間的變化來測量恆星的視直徑 *）.於是日本在二戰結束後,為了要振興日本的天文科學及利用三角測量調查國土定位,日本政府由文部省編列特別預算提供給日本天文和大地測量界. 在1950年2月的一等星角宿一掩星觀測中,光電設備由東芝開發,東京大學負責使用東京天文台內的65公分折射鏡並獲得初步的成功!

隨後開始做二地點的移地觀測 ,於是開發掩星望遠鏡為 30公分口徑卡式鏡(F15)兩部,光學鏡面設計和研磨由關西光學負責開發 ,鏡筒架構由府中光學,追蹤裝置為德式赤道儀由西村製作所研發和製作!一號機和二號機在1950-1951年完成! 日本和美國跨國合作觀測,日本方面負責單位為東京天文台,建設省地理検査所（現国土地理院）和當時的海上保安廳水路部 共同推動! 當時計畫觀測地點由日本本土開始,台灣到菲律賓! 西延伸到夏威夷及美國本土!

後期計畫則要移地觀測所需數量需要七部望遠鏡,這些望遠鏡也是依照計畫為30公分卡式鏡赤道儀,但為了統一規格和提升精度則交給日本光學(Nippon Kogaku k.k) 製作! 日本光學同時也開始開發東京天文台的專業儀器到 1990年代的夏威夷大型光学赤外線subaru望遠鏡「すばる」計畫!

這些日本光學所研製的30公分卡式鏡也有一架移動在於50年代到台灣做月掩星觀測! 最後觀測結束後,原封不動(光電測光設備拆除)贈送給台灣當時的中正理工學院 測量系提供教學使用!(最後一圖)

最後期的計畫則是推廣掩星觀測到學校和相關單位的教育器材.這也將當時一家專門製作測量器的測機舍（現ソキア）委託開發天文望遠鏡.其中有20公分折射赤道儀(20㎝屈折鹿野山測地観測所)及各種小型天文鏡 .


台灣業餘人士觀測掩星,早期(民國60年代),除了台灣省立氣象局, 臺北市立圓山天文台外,在民間應該是目視派前輩 劉國梁先生的 9吋卡式鏡和美國海軍天文台合作的月掩星合作觀測.(最後圖123 小貓在民國60年代 的剪報資料 科學月刊).

在80年代,特別是日本業餘天文界開始流行掩星觀測運用在小行星掩蔽背景恆星，所以日本有同好開始推動及發展出精密計時和 JJY/GPS信號的產生器和攝影機相容. 加上日本天文雜誌的推廣, 觀測者可以利用精密時間配合影像錄影，取得精度在1/100秒的掩星時間數據和觀測地點。如果單一個觀測地點僅可以觀測到小行星的某部分位置的直徑數據,如果要取得整個小行星面積輪廓的數據,就需要多人同時間在付近同步觀測以取得不同地點不同掩蔽時間下，可以測量小行星的直徑及大約邊緣形狀。

*.Title: Photoelectric Observation of Diffraction at the Moon's Limb.
Authors: Whitford, A. E. http://adsabs.harvard.edu/full/1939ApJ....89..472W


望遠鏡の組み立て
1957年　POMAPE 島の約２０Km南西のNDATIK(ナチック島）観測地点
5°47′19″N　157°20′44″E
満尾班4名　吉田、木村、藤原の観測員
https://enpeikai.localinfo.jp/posts/5956123

http://yumarin7.sakura.ne.jp/telbbsp/joyfulyy.cgi



曹大貓咪物語  2020 0506

[曹大貓咪]

當年發展的月掩星 光電觀測及精密計時系統


在2000年代,小貓和故好友 菜貓貓 計畫發展一套可以快速掩星觀測及計時的自動系統( 當時計畫導入給台北市天象館推廣月掩星觀測)...硬體由 菜貓貓研發及製作,軟體控制和數據取得(RS232 I/O)由小貓編寫. 此系統可以接收日本 JJY和 GPS 同步信號由個人電腦控制設定和數據讀取儲存(亮度 時間和控制數據).並在螢幕上取得高感度 CCD 的影像信儲存,單張影像下載等 功能! (同時發展 JJY 和 GPS 時間信號自動同步校對 兩個獨立子系統)

JJY原型機在兩年後完成並在大溪天文台利用 10吋反射鏡初步測試及調整系統. (GARMIN GPS系統也完成控制電路和軟體)可惜計劃太大,經費不足,拖慢了開發步調! 同時菜貓貓當時身體已有微恙,無法夜晚工作....最後在蔡貓貓辭世後整個計畫 宣告終止!

看著當時為了月掩星的觀測所努力的成果...... 唉! 可惜了...




老貓物語   2020 0507

[曹大貓咪]

老貓物語:

底片的 感光度和數位相機的感光度觀念是一樣的!僅是底片是類比時代,簡單而言,底片的感光度是以光進入底片的感光層 ( 溴化銀)的氧化還原成(顯影到定影)金屬銀粒子的濃度(density)來做標準....  數位相機的感光度則是以其信噪比(S/N比)為其標準. 感光度在底片時代是以 ASA/ISO 感光指數 ,或是以常用對數的感光指數 DIN/ISO.
*但兩者都會隨感度越大,底片金屬銀粒子會粗大(反差變大,色調劣化的缺點),數位相機則會噪音變嚴重的缺點!

另外就是底片和數位感度的特性就是底片感度對於光線的金屬銀濃度能夠呈現的線性的穩定性非常低 (實際上能維持這個線性關係僅約曝光0.001秒-數秒),也就是曝光時間過短或過長則會產生相互性感光失效 (E=I xT  曝光=照度 x 曝光時間 的相互性不成立!  reciprocity law failure 日文為 相反則不軌),這公式在攝影運用上就是曝光時間和光圈有其相互特性，改變光圈或曝光時間來得到相同的曝光值! 簡單說在底片的特性曲線上可以看到隨著曝光時間變長,但是濃度呈現短暫直線表現後,馬上往下掉落!這是在光化學非常有名的 reciprocity law .一般而言,在三色光感色性上,底片的曝光在一秒前的曝光,這個感度是相對穩定不變的!但是在一秒到十秒之間,感度曲線就開始往下掉.在十秒曝光後則感度下降的非常快!特別是對紅色光的感色性更是低下!
這是因為底片的量子效應非常差（同等約0.3% -1%的量子效應，氫氣增感可以提昇到約3 -4%),所以這個缺點對於天文長時間曝光影響非常大!

數位相機的量子效應則非常好（35% - 60%,有些 Non- Antiblooming CCD 可達85%),所以數位相機提高感度後,曝光時間和感度可以維持相當穩定的線性關係. 這是底片無法匹敵的! 這也是 CCD 在 70年代首次運用在天文攝影後,那些常用的天文底片 (kodak Tri-X ,103a 等) 就粉快被取代了! 底片的類比時代在 90年代結束.

圖: 底片的特性曲線可以看出 德國依爾福底片和柯達 Tri-x 底片同為 ISO 400感度 ,但因曲線斜率比較下,德國依爾福底片反差比柯達Tri-X 高,且感度較高. 德國依爾福底片還是現今少數還在生產的廠牌.在6,70年代 柯達Tri-x 或是 SO-115(TP2415) 都是職業或是業餘天文同好普遍用的天文底片.103a-E(氫離子感光域佳）當年在台灣粉稀少,我們收到日本的啟蒙老師 藤井 旭先生寄來的103a-E....早期顯影劑D-19由小貓自行找資料自行配製而成,接著進行顯影....老貓第一張103a-E是夏天的北美洲星雲在台北市的家裡暗房內洗出!(老貓還記得 103a-E的底片洗出後的負像藥膜非常脆弱,顯影到定影過程溫控,藥性比例和沖洗搖晃要非常注意! 否則洗出的底片影像藥膜會溶解在藥水中,結果底片是空白! 攝影者是資深天文同好陳培堃先生.

最後一圖(Tri-x /103a-E 相同條件下的比較 ( *可見到Tri-X 的北美洲散光星雲感光效率差!但銀河的感光性則較佳! 103a-E 則相反!   de 老貓的老照片)